撓性印製電路板與由其獲得的電子設備的連接方法

2023-08-06 01:27:21

專利名稱：撓性印製電路板與由其獲得的電子設備的連接方法
技術領域：
本發明涉及撓性印製電路板與電子設備的連接方法。更具體地講涉及利用熱壓使 撓性印製電路板粘結至另一電路板以形成電連接的方法。
背景技術：
數位相機、行動電話和其他行動裝置、印表機、以及其他電子設備已被製造得越來 越小並且/或者越來越薄。對於撓性印製電路板(下文中稱為「FPC」)與印製電路板或其 他電路板的電連接，通常利用藉助粘結劑的電連接來代替常規的連接器連接。作為FPC通過粘結劑進行電連接的技術，通常使用各向異性導電膜(ACF)，其中該 樹脂中包含的導電粒子形成電連接。ACF包括已加入導電粒子並且隨後成型為薄膜形狀的 樹脂。通過層疊兩個末端部分以便彼此通過薄膜進行電連接並且熱壓粘結該疊堆，從而在 兩個末端部分之間通過導電粒子形成電連接。然而，如果對於具有細小的互連件寬度和/ 或互連件間距的電路板使用ACF進行電連接，那麼在毗鄰的導電性互連件之間可通過導電 粒子而產生短路。另外，包含在導電粒子(例如，(如)銀、金、以及其他貴金屬)中的金屬 成本可顯著提高電子設備的成本。因此，近年來已使用了基本上不含導電粒子、提供等效電連接的非導電性粘結劑 膜。在FPC利用非導電性粘結劑膜進行電連接的方法中，形成了中間布置有非導電性粘結 劑膜的FPC和其他電路板的疊堆。熱壓此疊堆以軟化非導電性粘結劑膜。將軟化的非導電 性粘結劑膜從導電性互連件中間擠出，並且使用存在於其他部分上的非導電性粘結劑膜來 粘結FPC和其他電路板。將FPC的導電性互連件以及其他電路板的導電性互連件保持在按 壓狀態，因此在這些導電性互連件之間形成了電連接。該方法未使用昂貴的導電粒子、不會 引起短路(即使具有細小的互連件間距)、並且另外在成本方面也是有利的，因此在各種類 型的電子設備的生產中可預期巨大的改進。在非導電性膜中，有必要從導電性互連件中間擠出樹脂，因此在相對的高溫和/ 或高壓下來按壓FPC。然而，這種高溫和/或高壓的使用有時不符合針對ACF設計的以及過 去使用的硬體規格。此外，這種加工條件可由於生產中使用的電量、冷卻所需的時間、以及 製造過程中的其他因素而不具有高性價比。此外，如果在高溫下熱壓FPC，那麼基膜往往會 伸長較多。具體地講，當互連件間距細小時，位置偏差會伴隨伸長而出現並且可導致不良連 接。有關使用非導電性粘結劑膜的電連接方法，日本未經審查的專利公布(A) No. 2004-221189描述了 「將一對平坦多導體電纜的對應導體重疊並且從而進行連接的方 法，其中每個多導體電纜由多個導體構成，所述多個導體在基本平坦的構件中呈對齊方式 排列，所述方法的特徵在於將在低於所述導體的溫度下熔融的低熔點金屬沉積至所述導體 上(沉積至所述一對平坦多導體電纜中的至少一個的重疊區域中)、將熱固化粘結劑沉積 至包括所述導體的所述一對平坦多導體電纜中的至少一個的重疊區域上、定位所述對應的 導體、然後熱壓粘結所述重疊區域、並且通過所述熔融的低熔點金屬來跨接所述對應的導體以及通過所述的熱固化粘結劑來粘結除所述導體之外的重疊區域」。此文獻還描述了「在 重疊之前為所述一對平坦多導體電纜中的一個賦予表面浮雕」的實施例。此外，日本未經審查的專利公布(A)No. 2007-5640描述了 「使電路板彼此連接的 方法，所述方法包括下述步驟(i)製備第一電路板和第二電路板，所述第一電路板以具有 多個導電性互連件的端部作為連接部分，並且為了與所述第一電路板進行連接，所述第二 電路板以具有相應多個導電性互連件的端部作為連接部分，(ii)將所述第一電路板的連接 部分面向所述第二電路板的連接部分進行布置，以使得熱固化粘結劑膜存在於所述第一電 路板的連接部分和所述第二電路板的連接部分之間，以及(iii)將所述粘結劑膜從所述電 路板的面向的連接部分中間充分擠出以便引起電接觸並且對於所述粘結劑施加足夠的熱 和壓力以便固化所述連接部分和所述熱固化粘結劑膜，在所述方法中形成所述第一電路板 和第二電路板中的至少一個的連接部分的導電性互連件包括非線性互連件」。

發明內容
本發明涉及在FPC和另一電路板之間建立足夠可靠的電連接。這種可靠性可在無 需於導電性互連件上進行壓印或其他附加處理步驟或者無需改變導電性互連件或其他特 定電路板設計的形狀的條件下產生。可在低溫和/或低壓下使用粘結劑膜、尤其是非導電 性粘結劑膜來實現電連接。根據本發明，提供了將撓性印製電路板電連接至另一電路板的方法，其包括下述 步驟製備撓性印製電路板，所述撓性印製電路板具有端部，在該端部布置有多個第一導電 互連件；製備第二電路板，所述第二電路板具有端部，在該端部對應於所述第一導電互連件 布置有多個第二導電互連件；將撓性印製電路板的端部面向第二電路板的端部進行布置以 便將粘結劑膜布置在撓性印製電路板的端部和第二電路板的端部之間，並形成疊堆；以及 利用具有按壓表面的剛性頭部使撓性印製電路板的第一導電互連件與第二電路板的對應 第二導電互連件進行電連接，其中所述按壓表面上形成有多個凸起部分以便從撓性印製電 路板側熱壓該疊堆、軟化粘結劑膜並且在利用剛性頭部的按壓表面進行按壓的位於撓性印 制電路板的第一導電互連件與第二電路板的對應第二導電互連件之間的局部位置處擠出 軟化的粘結劑膜、使撓性印製電路板的端部與第二電路板的端部在所述位置處彼此局部接 觸、並且在除所述位置之外的部分處使撓性印製電路板的端部與第二電路板的端部粘結。此外，根據本發明，提供了包括撓性印製電路板、第二電路板和粘結劑膜的電子設 備，所述撓性印製電路板具有其上布置有第一導電互連件的端部，所述第二電路板具有其 上布置有對應於所述導電性互連件的第二導電互連件的端部，所述粘結劑膜布置在所述端 部之間並且粘結所述兩個端部，所述撓性印製電路板的第一導電互連件中的每一個以及所 述第二電路板的對應第二導電互連件中的每一個局部接觸並且利用具有按壓表面的剛性 頭部進行熱壓粘結以在兩個或多個部分處進行電連接，所述按壓表面上形成有多個凸起部 分，當進行熱壓粘結時所述兩個或多個部分對應於所述剛性頭部的凸起部分。根據本發明，利用相對低溫和/或低壓的條件在具有直線導電性互連件的FPC和 另一電路板之間進行電連接變成可能。應當注意，上述說明不應被理解成公開了本發明的所有實施例以及有關本發明的 所有優點。


圖l(a)_(c)通過剖視圖形式示意性地示出了根據本發明的實施例的電連接方法步驟。圖2為根據本發明的實施例的具有多個脊的剛性頭部的透視圖。圖3為根據本發明的實施例的具有多個排列成正交格狀的凸起的剛性頭部的透 視圖。圖4示出了根據本發明的實施例的具有多個排列成之字形的凸起的剛性頭部的 透視圖。圖5示出了在本發明的一個在剛性頭部上具有多個脊的實施例中由多個脊的縱 向與FPC的導電性互連件的縱向所形成的角a。圖6通過透視圖形式示出了在本發明的一個在剛性頭部上具有多個脊的實施例 中以90度的角a進行熱壓的狀態。圖7為在圖6中進行熱壓時電極縱向在相對紙面水平的方向上的剖視圖。圖8示出了在圖6中進行熱壓時電極縱向在垂直於紙面的方向上的剖視圖。圖9通過平面圖形式示出了根據本發明的實施例的形成為正交柵格分散狀態的 電連接的位置。圖10通過平面圖形式示出了根據本發明的實施例的形成為之字形柵格分散狀態 的電連接的位置。圖11示出了根據本發明的實施例的利用多個排列成特定圖案的凸起部分形成的 電連接的位置。圖12示出了根據本發明的實施例的利用多個排列成特定圖案的凸起部分形成的 電連接的位置。圖13示出了根據本發明的實施例的利用多個排列成特定圖案的凸起部分形成的 電連接的位置。圖14示出了根據本發明的實施例的利用多個排列成特定圖案的凸起部分形成的 電連接的位置。圖15a為根據本發明的實施例的多個凸起部分的垂直剖面圖。圖15b為根據本發明的實施例的多個凸起部分的垂直剖面圖。圖15c為根據本發明的實施例的多個凸起部分的垂直剖面圖。圖15d為根據本發明的實施例的多個凸起部分的垂直剖面圖。
具體實施例方式下面將同時參照附圖來詳細地解釋本發明的代表性實施例以用於進行舉例說明， 但本發明並不限制於這些實施例。圖la至圖lc示意性地示出了本發明所公開的電連接方法的步驟。首先，製備撓 性印製電路板(FPC) 10和第二電路板20。FPC10由其上布置有第一導電互連件2的撓性薄 膜1構成。布置第一導電互連件2並且與其他電路板粘結的區域為端部3。第二電路板20 具有端部33，該處布置有與FPC10的第一導電互連件2相對應的第二導電互連件22(步驟(a))。接下來，使FPC10的端部3與第二電路板20的端部33對齊並且將粘結劑膜30布置 在它們中間以形成疊堆(步驟(b))。利用具有按壓表面(形成有多個凸起部分)的剛性頭 部(未示出)從FPC側來熱壓此疊堆，以便使FPC10的端部3與第二電路板20的端部33 粘結並且在FPC10的第一導電互連件2和第二電路板20的第二導電互連件22之間形成電 連接(步驟(c))。將粘結劑膜30擠向除端部3、33的導電性互連件2、22之外的區域(例 如(如)第一互連件2和第二互連件22之間的區域中)並且使FPC10和第二電路板20在 這些區域處粘結。應當注意，粘結劑膜可由兩個或多個條帶構成。可將這種條帶預先熱層合至FPC 或第二電路板的端部上，以便在條帶之間留出間隔並且橫切多個導電性互連件。在這種情 況下，當進行熱壓以擠出粘結劑膜時，條帶之間的空間可用於接納多餘的粘結劑，這樣可避 免將粘結劑從連接部分處擠出。作為撓性印製電路板(FPC)，可使用包括撓性薄膜作為基底並且端部布置有多個 導電性互連件的任何類型。作為撓性薄膜的材料，可使用(例如)聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚醯亞胺、聚醯胺等。在這些薄膜上，使用(例如)銅、銀、鎳、金、銅合金、石墨糊劑、 焊料(例如Sn-Ag-Cu)來形成導電性互連件。另外，為了形成良好的電連接，可利用電鍍法 或無電鍍法將錫、金、鎳、鎳/金(雙層電鍍層)、或其他材料施加至表面。通常，在FPC的端部，多個導電性互連件，無論是第一互連件還是第二互連件，均 具有基本相同的導體寬度並且均以固定的間距進行平行布置。導電性互連件的間距和寬 度可用於通常的撓性印製電路板。給出一個實例，導電性互連件的間距可為約20i!m至約 1 U m,而導電性互連件的寬度可為約10 ii m至約100 u m。正如本文所解釋的，根據本發明的 連接方法的實施例，當導電性互連件的間距極小時(例如，甚至在可見於高密度布線電路 板中的約20 y m至約50 y m的間距下)，在導電性互連件之間也將基本上不會引起短路並且 在一些情況下還可形成良好的電連接。有待與上述FPC進行連接的第二電路板可為基於玻璃環氧樹脂的電路板、基於芳 族聚醯胺的電路板、基於雙馬來醯亞胺三嗪(BT樹脂)的電路板、具有由IT0或細小的金屬 粒子形成的布線圖案的玻璃板或陶瓷板、在其表面上具有金屬導體連接部分的矽晶片或其 他剛性電路板、或包括引線型或通孔型FPC在內的撓性電路板、或者任何其他合適的電路 板。在通常的電路板中，FPC中的所有導電性互連件與第二電路板的所有導電性互連 件是一一對應的。然而，也可存在FPC未連接的導電性互連件，並且反之，也可存在第二電 路板未連接的第二導電互連件。可通過與FPC的導電性互連件相類似的材料和方法來形成 第二電路板的導電性互連件。通常，第二電路板中的導電性互連件的間距與FPC中的導電 性互連件的間距基本相同，但考慮到FPC在熱壓時的伸長，可適當地改變FPC或第二電路板 中的導電性互連件的間距。例如，可使FPC側的導電性互連件的間距窄於第二電路板側的 導電性互連件的間距。此外，第二電路板中的導電性互連件的寬度可與PPC中的導電性互 連件的寬度基本相同，或者可結合考慮FPC和第二電路板之間的粘結強度、電連接的穩定 性以及電路設計中的限制而進行適當地改變。用於連接FPC和第二電路板的粘結劑膜為當被加熱至預定溫度時發生軟化或熔 化的任何粘結劑膜。當施加壓力時，粘結劑從FPC中的導電性互連件與待連接的第二電路
7板中的導電性互連件之間被擠出。因此，導電性互連件在擠出區域處進行接觸，因而FPC和 第二電路板在其他區域中粘結。粘結劑膜在熱壓時的粘度優選在約500至約200000Pa s的範圍內。應當注意， 「粘結劑膜的粘度」通過以下步驟確定將半徑為「a」 (m)的粘結劑膜樣品放置在兩個水平 板之間並在測量溫度T(°C)下施加特定載荷F(N)，在時間t (秒)之後測量其厚度(h(t))， 並且利用下述公式進行計算h (t) /h0 = [ (4h02Ft) / (3 n a4) +1]"1/2其中，h0為粘結劑膜的初始厚度(m)，h(t)為t秒後的粘結劑膜的厚度(m)，F為 載荷(N)，t為距開始施加載荷F的時間(秒)，n為測量溫度T°c下的粘度(Pa s)，並且 「a」為粘結劑膜的半徑(m)。熱壓時，如果粘度為500Pa s或更低，那麼粘結劑膜將流動並且將不能獲得良好 的連接。另一方面，如果粘結劑膜具有過高的粘度，那麼即使在施加高壓的情況下將樹脂從 導電性互連件處擠出也將變得困難。粘結劑膜還可包含炭黑、銅、銀、鎳、金、焊料、鍍金樹脂、鍍金銅、或其他的導電性 粒子，但正如上文所述，從導電性互連件之間的短路、製造成本的觀點看，優選使用基本上 不含導電性粒子的非導電性粘結劑膜。具體地講，當粘結具有狹窄的導電性互連件間距的 高密度電路板時，使用非導電性粘結劑膜是有利的。如本文所用，術語「非導電性」是指粘 結劑膜具有的絕緣性能，這樣使得當將給定厚度的粘結劑膜布置於相對的導電性互連件之 間時，在毗鄰的導電性互連件之間將不會出現可疑的短路。作為優選使用的非導電性粘結劑膜實例，可使用由包含熱塑性樹脂和有機粒子的 粘結劑組合物形成的粘結劑膜。熱塑性樹脂為加熱時發生軟化或熔化的樹脂。軟化溫度或 熔化溫度不受具體限制。可根據應用或所需的特性來選擇具有適當的以及合適的軟化溫度 或熔化溫度的樹脂。有機粒子為如本文所述的材料粒子並且為粘結劑組合物賦予塑性流動 特性，即，賦予下述功能當在熱壓時的溫度下施加壓力時粘度會降低。當在100至250°C 的溫度下熱壓待粘結的電路板(例如，玻璃環氧樹脂板(FR-4))1至30秒、然後在25°C以及 60毫米/分鐘的剝離速率下進行90°的剝離測試時，粘結劑膜優選具有約5N/cm或更高的 剝離粘結強度。形成具有塑性流動特性的粘結劑膜的熱塑性樹脂不受具體限制，並且它也可為通 常用於熱熔粘結劑的基料聚合物。作為此類熱塑性樹脂，可使用苯乙烯化酚、乙烯_醋酸乙 烯共聚物、低密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯、苯乙烯一丁二烯嵌段共聚物、苯 乙烯-異戊二烯共聚物、苯氧基樹脂。粘結劑組合物優選包括聚酯樹脂。這是因為在加熱 粘結劑膜短時間後聚酯樹脂能夠使粘結劑組合物具有粘性。用於粘結劑膜的粘結劑組合物優選包含約25至約90重量份的有機粒子(相對於 100重量份的粘合劑組合物)。有機粒子的加入使樹脂具有塑性流動特性。作為所加入的有機粒子，可使用丙烯醯基樹脂、苯乙烯-丁二烯基樹脂、苯乙 烯_ 丁二烯_丙烯醯基樹脂、三聚氰胺樹脂、三聚氰胺異氰脲絡合物、聚醯亞胺、矽氧烷樹 脂、聚醚醯亞胺、聚醚碸、聚酯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚苯並咪唑、聚芳基化物、液晶聚合物、 烯烴基樹脂和乙烯-丙烯醯基共聚物、或其他粒子。粒度為約1(^!11或更小、優選為約511111 或更小。
此外，作為粘結劑膜，可使用包含下述樹脂的熱固化粘結劑膜，所述樹脂當被加熱 至預定溫度時發生軟化並且當被進一步加熱時發生固化。具有這種軟化特性的熱固化樹脂 包含熱塑性成分以及熱固性成分並且包括(i)熱塑性樹脂和熱固性樹脂的混合物，(ii)利 用熱塑性成分進行改性的熱固性樹脂，例如，聚己內酯改性的環氧樹脂，或(iii)在熱塑性 樹脂的基本結構中具有環氧基團或其他熱固化基團的聚合物樹脂，例如，乙烯和縮水甘油 基(甲基)丙烯酸酯的共聚物。能夠尤其適用於這種粘結劑膜的熱固化粘結劑組合物為包含己內酯改性的環氧 樹脂的熱固化粘結劑組合物。己內酯改性的環氧樹脂為熱固化粘結劑組合物賦予合適的撓 性並且可改善熱固化粘結劑組合物的粘彈性。因此，熱固化組合物即使在固化之前也具有 粘結性並且在加熱之後表現出粘性。此外，這種改性的環氧樹脂，與通常的環氧樹脂相類 似，在加熱後由於具有三維網絡結構而變為固化並且可為熱固化粘結劑賦予粘結力。當使用己內酯改性的環氧樹脂作為熱固化樹脂時，熱固化粘結劑組合物還可包含 苯氧基樹脂或其他熱塑性樹脂以用於改善可修復性。「可修復性」是指粘結劑膜在連接步驟 之後被剝離並且通過加熱到(例如)120°C至200°C而重新建立連接的能力。此外，例如，根 據改善耐熱性的需要，熱固化粘結劑組合物還可包含與上述環氧樹脂結合使用或單獨使用 的第二環氧樹脂。這種環氧樹脂可為(例如)雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚 A 二縮水甘油醚型環氧樹脂、以及酚_酚醛型環氧樹脂。此外，為了引起環氧樹脂的固化反應，可向熱固化粘結劑組合物中任選地加入固 化劑。作為固化劑，可枚舉(例如)胺固化劑、酸酐、雙氰胺、陽離子聚合催化劑、咪唑化合 物、胼化合物。此外，熱固化粘結劑組合物可包含相對於100重量份的粘結劑組合物計為約15至 約100重量份的上述有機粒子。由於有機粒子的加入，樹脂顯示具有塑性流動性，同時有機 粒子保持熱固化粘結劑組合物在固化後的撓性。可通過通常用於FPC的電連接中的方法將FPC的端部與第二電路板的端部對齊。 作為實例，可枚舉下述對齊方法利用端部本身的導電性互連件的顯微鏡進行圖像識別或 利用在端部的導電性互連件之外的部分處設置的對齊標記。布置在FPC的端部與第二電路 板的端部之間的粘結劑膜可預先粘附到FPC或第二電路板的端部上。也可在對齊時將其布 置在FPC和第二電路板之間。這樣，形成了由FPC的端部與第二電路板的端部組成的且中 間布置有粘結劑膜的疊堆。可通過能夠進行按壓以及脈衝狀加熱的陶瓷熱接合器或另一種稱為「脈衝熱接合 器」的接合器來進行熱壓。例如，可使用由航空電子日本公司(Avionics Japan Inc.)製造 的熱壓接合器(產品號TCW-125B)。該接合器的頭部包括加熱器。熱壓時，頭部溫度可升高。頭部具有按壓表面，在按 壓表面上形成有多個凸起部分。其上形成有多個凸起部分的按壓表面可與頭部進行一體 地形成。也可以使用另一種構件，所述構件設置有多個凸起部分作為按壓表面並且獨立地 附接到設置有加熱器的頭部上。在後一情況下，在設置有用作按壓表面的多個凸起部分的 另一種構件與頭部之間，可設置(例如)附加構件以固定它們。形成具有多個凸起部分的 按壓表面的材料是由硬材料構成的，以便有效地從待連接的導電性互連件之間擠出粘結劑 膜。例如，其優選是由在使用溫度下具有足夠耐熱性的陶瓷、不鏽鋼、銅、或另一種金屬構成的。此外，由於相似的原因，頭部也可由硬材料製得。上文所述的用於形成具有多個凸起部 分的按壓表面的材料是優選的。此外，形成具有多個凸起部分的按壓表面的材料與頭部的 材料可為相同的或不同的。當具有多個凸起部分的按壓表面與頭部一體化形成時，它們的 材料通常是相同的。此外，當使用附加構件時，其材料優選為上述用於頭部的材料以及形成 按壓表面的材料。將多個凸起部分進行設計以減小與FPC的接觸面積(與頭部的面積相比)，從而 增加熱壓時的有效壓力並且/或者降低熱壓時的溫度。針對該原因，通過使用按壓表面上 具有多個凸起部分的剛性頭部，可以在通常的熱壓條件下或比其溫和的條件下，將軟化的 粘結劑膜在利用剛性頭部的凸起部分進行擠壓的位置處從待連接的導電性互連件之間進 行局部地擠出，使得FPC和第二電路板在所述位置處彼此局部接觸，從而在這些板之間形 成電連接。此外，按壓時，在凸起部分之間的區域處，施加至FPC的壓力相對較低。因此，可 在FPC和第二電路板之間形成用於軟化的粘結劑膜進行流動的空間，這樣與當使用平坦頭 部進行熱壓時相比，可易於將軟化薄膜從待連接的導電性互連件之間擠出。可規則地或不規則地布置凸起部分，只要在FPC上按壓所述多個凸起部分會導致 FPC中的導電性互連件的全部與第二電路板的導電性互連件進行電連接。例如，當兩種具有 不同寬度和/或間距的導電性互連件的端部(例如，用於信號用途的端部以及用於電源的 端部)彼此毗鄰並且將這些端部進行同時性連接時，也可以改變與端部中的每一個相對應 的部分處的所述多個凸起部分的接觸面積和/或間隔或間距。例如，如下文所解釋的，當所 述多個凸起部分為多個脊時，可在脊的延伸方向上或可在任何兩個毗鄰的脊之間來改變脊 的間距和/或寬度。優選地布置所述多個凸起部分，以便相對於FPC中有待在熱壓時進行 電連接的導電性互連件中的全部而言，使其在兩個或多個位置處接觸FPC的每個導電性互 連件。通過布置多個凸起部分使其與FPC的每個導電性互連件在兩個或多個位置處進行接 觸，使FPC中的導電性互連件與第二電路板中對應的導電性互連件在兩個或多個部分處進 行電連接。由於此原因，對於任何的導電性互連件，即使在製造期間或製造後的使用過程中 出現不良的電連接，也可通過剩餘的電連接部分來獲得所需的導電性。因此，按照這種方式 來設計凸起部分的結構有助於改善通過本發明的方法獲得的電連接的可靠性。圖2至4通過透視圖形式示出了凸起部分41的規則結構的若干實施例，其中剛性 頭部40的按壓表面朝上。在圖2中，將具有固定寬度的多個脊42按照與剛性頭部40的按 壓表面平行的固定間距Pi來進行布置。在此圖中，脊的垂直剖面示為半圓形。在圖3中， 多個凸起43基於FPC中的導電性互連件的縱向方向布置成正交狀態，且此圖中通過箭頭示 出了所述縱向方向。在此圖中，凸起示為圓柱形並且在垂直於FPC中的導電性互連件的縱 向方向上以間距己進行布置。在圖4中，多個凸起44基於FPC中的導電性互連件的縱向 方向布置成之字形，且此圖中通過箭頭示出了所述縱向方向。在此圖中，凸起示為圓柱形並 且在垂直於FPC中的導電性互連件的縱向方向上以間距P3進行設置。在其中所述多個凸起為多個脊的實施例中，當熱壓時，由所述多個脊的縱向與FPC 中的導電性互連件的縱向形成的角a可為任何角度。圖5示意性地示出了此狀態。在圖 5中，為了有利於理解在剛性頭部40的按壓表面上形成的多個脊42與FPC10中的導電性 互連件2之間的位置關係，省去了第二電路板以及粘結劑，並且示出了從FPC中的導電性互 連件的布置平面進行觀察的平面圖。另外，此處為了進行示意性的說明，誇大地示出了導電
10性互連件的寬度和間距以及脊的間距。本發明未限定這些尺寸和比例。圖中所示為由所述 多個脊的縱向與FPC中的導電性互連件的縱向形成的角a。這是指將所述多個脊在與FPC 中的導電性互連件相對應的位置處作為整體按壓到FPC上，從而使導電性互連件進行電連 接。此外，如果角a為(例如)90度，那麼這是指當將所述多個脊按壓至FPC上時，導電性 互連件在所述多個脊與FPC中的導電性互連件進行垂直相交的位置處進行電連接。優選的是，使用的所述多個脊具有的所述角a大於0度(例如，45度、60度、90 度、或其他角度)，以便使FPC中的導電性互連件與第二電路板中對應的導電性互連件在兩 個或多個部分處進行電連接。通過以這種狀態使它們進行電連接，如上文所解釋的，可以改 善電連接的可靠性。角a可設置成任何角度，但如果角a大於某個範圍，那麼脊與導電性互連件的對 齊變得沒有必要。此外，角a越大，通過具有相同脊間距的頭部獲得的連接點的數量就越 多，因此角a優選較大。角a更優選設置成約90度。在圖6中通過簡單的透視圖示出了 將角a設置成90度並且熱壓FPC和第二電路板的狀態。此圖示出了在剛性頭部40的脊 42與FPC10的導電性互連件2和第二電路板20的導電性互連件22垂直相交的狀態下熱壓 中間設有粘結劑膜的FPC10和第二電路板20的疊堆的實施例。在此圖中，所繪製的脊42 的間距大於導電性互連件2、22的間距。此外，熱壓疊堆並且以這種方式進行熱壓粘結時電 極的縱向在相對紙面水平和垂直的方向上的剖視圖示於圖7和圖8中。在圖7，示意性地 示出了如下狀態多個脊42接觸FPC10，從而使得撓性薄膜1和導電性互連件2稍微彎曲， FPC10與第二電路板20粘結，並且在導電性互連件2和22之間形成了電連接。圖8示意 性地示出了如下狀態軟化薄膜被擠到除導電性互連件2、22之外的區域。應當注意，在圖 7和圖8中，示出了剛性頭部40和脊42形成為一體的陶瓷製品的實施例，但剛性頭部與凸 起部分的形狀和材料並不限制於這些附圖。除非另外指明，以上說明同樣適用於示出剛性 頭部和凸起部分的下述附圖。在圖6至圖8所示的實施例中，脊42與剛性頭部40為一體 的，因此在圖8中，脊42未示出，但明顯對應於剛性頭部40的底部。從圖7和圖8將會理 解，在此實施例中，除了 FPC10上的毗鄰的導電性互連件2、22之間的空間(在圖8中，為存 在粘結劑膜30的區域)之外，用於軟化薄膜流動的空間(在圖7中，為存在粘結劑膜30的 區域)形成於脊42之間的相應區域。由於該原因，軟化薄膜流動方向的自由度得以增加， 軟化薄膜可穿過較短的路徑並且從導電性互連件的連接部分處被擠出。因此，即使在低溫 和/或低壓下進行熱壓，也可形成足夠的電連接。以0度角a進行熱壓的實施例中，使得所述多個脊的間距與FPC導電性互連件的 間距相同，或者為FPC導電性互連件間距的1/2、1/3、或1/整數的其他倍數。通過按照這 種方式設置脊的間距並且在熱壓時進行適當的對齊，可使所有的導電性互連件都進行電連 接。另一方面，在角a為除0度之外的角度的實施例中，不必使所述多個脊的間距等於或小 於導電性互連件的間距。更具體地講，在角a為除0度之外的角度的實施例中，如果該角度 使得多個脊中的兩個毗鄰脊跨過端部的一個互連件，如上文所解釋的，那麼FPC中的導電 性互連件與第二電路板中對應的導電性互連件可在兩個或多個部分處進行電連接。因此， 就此實施例而言，只要滿足關於該角度的上述條件，就可設置所述多個脊的間距，而無須管 導電性互連件的間距。例如，即使試圖連接具有間距極窄的導電性互連件的高密度電路板， 例如，當角a為90度時，也可以使用具有間距相對較大的脊的頭部，條件是脊的間距小於FPC的端部的長度。由於這能夠使在剛性頭部上形成脊所需的處理精度問題變得容易，因此 獲得頭部也變得較容易。因此，可通過較簡單並且不太昂貴的方式來完成高密度電路板的 電連接。此外，脊的間距越大，脊之間對應區域(樹脂(非導電性粘結劑膜)從待連接的導 電性互連件之間被擠入該區域)內的空間就越大，並且在低溫和/或低壓下進行連接就越 容易。因此，所述多個脊的間距在FPC中的導電性互連件的縱向方向上優選等於或大於FPC 中的導電性互連件的間距。兩倍或更高倍於FPC中的導電性互連件間距是較優選的，而四 倍或更高倍於FPC中的導電性互連件間距為更優選的。另一方面，如果所述多個脊的間距 過大，那麼每個導電性互連件的接觸位置數量變得較小，因此所述多個脊的間距優選短於 端部的長度。端部長度的一半或更少是較優選的，四分之一或更少是更優選的。此外，如果導電性互連件中的全部均需進行連接，那麼所述多個脊在其延伸方向 上不必為連續的並且可被劃分成具有任何長度的多個部分。在另一個實施例中，所述多個凸起部分可使多個凸起排列成正交格狀或之字形。 在該實施例中，所述多個凸起的接觸表面可為圓形、方形、或任何其他形狀。此外，熱壓時所 述多個凸起可按照據認為是電接觸或線接觸的方式來接觸FPC。在與FPC中的導電性互連 件的縱向垂直相交的方向上，即，導電性互連件的間距方向上，所述多個凸起的間距(P2、P3) 在多個凸起排列成正交格狀的情況下通常設置成與導電性互連件的間距相等(P2)並且在 多個凸起排列成之字形的情況下設置成導電性互連件的間距的兩倍(P3)。然而，如上文在 以0度角a進行熱壓的實施例中所解釋的，所述多個凸起的間距可製成FPC中的 導電性互連件的間距的1/2、1/3、或1/整數的其他倍數。如果使用具有多個以這種方式排 列成正交格狀或之字形的凸起的剛性頭部來進行熱壓，那麼導電性互連件之間形成的電連 接在下述位置處可呈正交柵格分散狀態或之字形柵格分散狀態，所述位置位於FPC的導電 性互連件上以及與導電性互連件的縱向相交的多條線上。此狀態示於圖9和圖10中。所 示的形成電連接的部分處圍繞有圓形標記50。具體地講，如果形成分散成之字形柵格狀的電連接，那麼由於熱壓點或部分相對 於毗鄰的導電性互連件而言中間隔一列進行布置，因此當熱壓時，PFC的撓性薄膜在導電性 互連件間距範圍內的伸長會取消並且電連接的穩定性和粘結強度可預期得到改善。此外， 如果使用排列成之字形的多個凸起，那麼兩個毗鄰的凸起其間在垂直於導電性互連件的 縱向的方向上，即，在上述導電性互連件的間距方向上，可獲得大量空間，因此擠出的樹脂 (粘結劑膜)可從中流出的空間與正交柵格狀排列方式相比，變得較寬。在將多個凸起排列成之字形的另一個實施例中，不管導電性互連件的間距，通過 使製造的凸起間距P3小於凸起寬度W的兩倍(P3 < 2XW)，甚至在導電性互連件和凸起沒 有進行精確定位的情況下，也可將凸起在某個部分或多個部分處按壓至導電性互連件的全 部上。因此，在此實施例中，當需要將凸起寬度製得較小時，可將凸起間距製得較小。此外，在導電性互連件的間距方向上的凸起間距優選大於在兩個待連接的相面對 的導電性互連件之間的狹窄導體互連件的寬度。如果這樣做，那麼兩個或多個凸起在沿導 電性互連件的間距方向上將從來都不會在單個導電性互連件上排列對齊。因此，導電性互 連件的間距方向中的任一方向均可成為待擠出樹脂的流出通道，因而這對於從待連接的導 電性互連件之間擠出樹脂是較為有利的。
如上所述，將多個凸起部分的排列解釋為排列成正交格狀或之字形的多個脊和凸 起，但多個凸起部分的排列方式並不限於它們。例如，如圖11所示，也可將多個凸起部分排 列成一組多個導電性互連件的規則圖案。在圖11以及下文所示的圖12至14中，為了解釋 簡便，僅示意性地示出了通過六個FPC側的導電性互連件2和排列的凸起部分形成的電連 接部分50。如果在沿導電性互連件的縱向方向上的任何位置處存在兩個或多個凸起部分，即 使是隨機的或規則的排列均可為有利的，因為導電性互連件和凸起部分的精確對齊對於某 些情況是不必要的，如針對之字形排列方式所述。例如，如圖12所示，通過提供多條線，其 中每條線均由多個以間距(P4)進行排列的凸起部分構成，所述間距等於導電性互連件在其 間距方向上的間距，並且通過將這些線在導電性互連件的間距方向上彼此進行偏移且偏移 的精確長度d在導電性互連件的間距方向上小於凸起部分的寬度W(d < W)，可以享有較簡 易排列方式的上述優點。此外，如圖13所示，即使所述多個凸起部分的間距&小於導電性 互連件的間距P。(P5 < P。)，即使所述多個凸起部分的間距大於導電性互連件的間距(未示 出)，均可享有相似的優點。作為另一個實施例，如圖14所示，可涉及下述排列方式，其中凸 起部分的多條線的間距為不同的(己至^)並且布置按壓區域內的所有線的凸起部分以使 其在導電性互連件的縱向方向上決不會對齊。如作為實例的圖15a至d中所示，多個凸起部分的至少一個垂直剖面可為矩形 (圖15a)、錐形(圖15b)、截頂錐形(圖15c)、圓形的部分(圖15d)、或上述形狀的組合。 此處，「多個凸起部分的至少一個垂直剖面」是指當沿按壓方向在包括頭部軸線的至少一個 平面處來剖切多個凸起部分時的橫截面。從加工剛性頭部的觀點來看，將垂直剖面形成矩 形通常是簡單的。另一方面，通過(例如)將垂直剖面製成錐形、截頂錐形、或半圓形，可增 加凸起部分與FPC進行接觸的部分處的壓力，並且隨後可將軟化的粘結劑膜從導電性互連 件之間擠出並且可使其容易地流向其他區域。由於相似的原因，矩形或截頂錐形的接觸區 域優選製成具有凸起的曲面。熱壓時的溫度和壓力取決於所選擇的粘結劑膜的樹脂組合物。它們不受具體限 制，但壓力可設置成約1至4MPa並且溫度可設置成約70°C至170°C。如果溫度和壓力在此 範圍內，則可以適當地使用通常市售的熱接合器。此外，根據本發明的方法，與利用平坦頭 部的常規熱壓方法相比，即使使用較厚的粘結劑膜，也可以在相同的溫度和壓力條件下保 持等效的電連接，因此在需要高粘結強度的應用中，還可以在相對的高溫和/或高壓條件 下使用較厚的粘結劑膜。應當注意，當使用熱固化粘結劑膜時，該膜熱壓後可在(例如)約 150°C至約250°C下進行後固化。通過使用上述的連接方法，可以生產含有FPC和電路板的各種電子設備(其中撓 性印製電路板中的導電性互連件與第二電路板中對應的導電性互連件在兩個或多個部分 處進行局部熱壓粘結以及電連接並且其中電連接具有足夠的可靠性)，例如，等離子顯示 器、液晶顯示器、或其他的平板顯示器、有機的電致發光(EL)顯示器、筆記本電腦、移動電 話、數位相機、數碼攝像機、或其他的電子設備。^M下面將對具有代表性的實例進行詳細說明，但本領域中的技術人員顯然知道，可 以在本申請的權利要求範圍內對此實例進行修改和變動。
13
在此實例中，為了將剛性頭部在加工過程中的負荷保持為最小值並且驗證本發 明，通過以下方式來製造具有多個凸起部分的處理表面，所述方式為在聚醯亞胺帶材上以 約0. 4mm的間距對齊並且固定10個具有圓形橫截面的銅線(40. 18)，使銅線朝向外側以便 接觸FPC並且利用聚醯胺帶材將按壓表面固定到平坦頭部上。在這種情況下，脊的垂直剖 面為圓形的，但實際接觸FPC的部分可認為是圓的下半部分。接下來，使寬2mmX長18. 5mm 的非導電性粘結劑膜(商品名REX7132，住友3M公司(Sumitomo 3M))在120°C以及2MPa下 粘結4秒以臨時性地將其固定至FPC上，所述FPC在25 y m厚的聚醯胺膜端部上設有51個 導電性互連件(鎳/金鍍層)，其中導電性互連件的間距為0. 2mm,導體寬度為50 u m,並且 導體厚度為18ym。在此之後，將在端部設置有與FPC中的導電性互連件具有相同尺寸、相 同材料、以及相同數量的導電性互連件的玻璃環氧樹脂板層疊至非導電性粘結劑膜上。將 此疊堆利用溫度設為170°C並且壓力設為4MPa的熱接合器進行熱壓5秒，以在FPC和玻璃 環氧樹脂板的導電性互連件之間形成電連接。此外，作為比較例，除了壓印FPC中的導電性互連件的表面以形成表面浮雕以及 熱壓時使用具有平坦按壓表面的頭部之外，利用相同的工序來熱壓疊堆並且在FPC和玻 璃環氧樹脂板的導電性互連件之間形成電連接。在導體沿導電性互連件的縱向方向上的 2. 4mm的整個長度上形成壓印以使得導電性互連件的壓印高度變為約5 u m。測量初始的電導係數(共計51個導電性互連件，包括導體的阻抗)，結果為比較例 中的FPC/玻璃環氧樹脂板的電導係數高於測量極限(10 Q或更高)並且不能測得，而實例 中的FPC/玻璃環氧樹脂板的電導係數的最大值為3. 718 Q。此外，將實例中的FPC/玻璃環氧樹脂板在85°C的溫度以及85%的相對溼度下進 行500小時的可靠性測試，結果是在500小時過後阻抗的增加僅為約30m Q。
權利要求
一種將撓性印製電路板電連接至另一電路板的方法，包括下述步驟製備撓性印製電路板，所述撓性印製電路板具有端部，在該端部布置有多個第一導電互連件，製備第二電路板，所述第二電路板具有端部，在該端部對應於所述第一導電互連件布置有多個第二導電互連件，將所述撓性印製電路板的端部面向所述第二電路板的端部進行對齊，以便將粘結劑膜設置在所述撓性印製電路板的端部和所述第二電路板的端部之間並且形成疊堆，以及利用具有按壓表面的剛性頭部使所述撓性印製電路板的第一導電互連件與所述第二電路板的對應第二導電互連件電連接，其中所述按壓表面上形成有多個凸起部分，以便從撓性印製電路板側熱壓所述疊堆，軟化所述粘結劑膜，並且將所述剛性頭部的凸起部分局部按壓的位置處的軟化粘結劑膜從所述撓性印製電路板的第一導電互連件與所述第二電路板的對應第二導電互連件之間擠出，使所述撓性印製電路板的端部與所述第二電路板的端部在所述位置處彼此局部接觸，並且在除所述位置之外的部分處使所述撓性印製電路板的端部與所述第二電路板的端部粘結。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述粘結劑膜為非導電性粘結劑膜。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述撓性印製電路板的第一導電互連件中的 每一個在兩個或多個部分處電連接至所述第二電路板的對應第二導電互連件中的每一個。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述剛性頭部的按壓表面的多個凸起部分為多個 脊，並且所述多個脊使所述撓性印製電路板的第一導電互連件中的每一個在兩個或多個部 分處電連接至所述第二電路板的對應第二導電互連件中的每一個。
5.根據權利要求4所述的方法，其中在所述撓性印製電路板的第一導電互連件的縱向 方向上，所述多個脊的間距大於所述撓性印製電路板的第一導電互連件的間距。
6.根據權利要求3所述的方法，其中使用在按壓表面上具有排列成正交格狀的多個凸 起部分的剛性頭部來將所述撓性印製電路板的第一導電互連件與所述第二電路板的對應 第二導電互連件在下述位置處以正交柵格分散狀態進行電連接，所述位置位於所述撓性印 制電路板的第一導電互連件上並且位於與所述第一導電互連件的縱向相交的多條線上。
7.根據權利要求3所述的方法，其中使用在按壓表面上具有排列成之字形的多個凸起 部分的剛性頭部來將所述撓性印製電路板的第一導電互連件與所述第二電路板的對應第 二導電互連件在下述位置處以之字形柵格分散狀態進行電連接，所述位置位於所述撓性印 制電路板的第一導電互連件上並且位於與所述第一導電互連件的縱向相交的多條線上。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其中在所述剛性頭部的按壓表面上形成 的所述多個凸起部分的至少一個垂直剖面為矩形、錐形、截頂錐形、圓形的部分或它們的組1=1 o
9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其中形成所述剛性頭部的按壓表面的材 料為陶瓷、不鏽鋼或銅。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其中所述熱壓是在IMPa至4MPa的壓力 以及70°C至170°C的溫度下進行的。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的方法，其中所述撓性印製電路板的端部的第 一導電互連件的間距為20 ii m至1mm，並且所述第一導電互連件的寬度為10 y m至100 y m。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的方法，其中所述粘結劑膜包含熱塑性樹脂並 且顯示出塑性流動性。
13.一種電子設備，包括撓性印製電路板、第二電路板和粘結劑膜，所述撓性印製電路 板具有端部，在該端部設置有多個第一導電互連件；所述第二電路板具有端部，在該端部對 應於所述第一導電互連件布置有多個第二導電互連件；所述粘結劑膜設置在所述端部之間 並且將兩者粘結在一起，通過利用具有其上形成有多個凸起部分的按壓表面的剛性頭部進 行熱壓粘結，所述撓性印製電路板的第一導電互連件中的每一個以及所述第二電路板的對 應第二導電互連件中的每一個局部接觸並且在兩個或多個部分處電連接，當進行熱壓粘結 時所述兩個或多個部分對應於所述剛性頭部的凸起部分。
14.根據權利要求13所述的電子設備，其中所述撓性印製電路板的第一導電互連件與 所述第二電路板的對應第二導電互連件在下述位置處以正交柵格分散狀態電連接，所述位 置位於所述撓性印製電路板的第一導電互連件上並且位於與所述第一導電互連件的縱向 相交的多條線上。
15.根據權利要求13所述的電子設備，其中所述撓性印製電路板的第一導電互連件與 所述第二電路板的對應第二導電互連件在下述位置處以之字形柵格分散狀態電連接，所述 位置位於所述撓性印製電路板的第一導電互連件上並且位於與所述第一導電互連件的縱 向相交的多條線上。
全文摘要
本發明涉及撓性印製電路板與電子設備的連接方法。製備了FPC和另一電路板，所述FPC和另一電路板具有端部，在該端部設置有多個導電性互連件。將粘結劑膜布置在所述FPC的端部與所述電路板的端部之間以形成疊堆。從所述FPC側利用具有其上形成有多個凸起部分的按壓表面的剛性頭部來熱壓所述疊堆以軟化所述粘結劑膜並且將所述軟化的粘結劑膜從利用所述剛性頭部的凸起部分進行按壓的位置處進行局部地擠出。
文檔編號H05K1/14GK101940073SQ200980104245
公開日2011年1月5日 申請日期2009年2月4日 優先權日2008年2月5日
發明者吉田康祐 申請人:3M創新有限公司